A villanyórák mindennaposak, de elgondolkozott már azon, hogy a kalibrálásukhoz használt „standard felszerelés” hogyan esik át az „ellenőrzésen”-? Főleg a megawatt-szintű feltöltőállomások széles körű elterjedésével az új energiafelhasználású járművekhez, hogyan valósítható meg a villanymérő teljes teljesítmény-kalibrálása, amely óránként 1000 kilowatt-órát fogyaszt?
A villanyóra kalibrálása mindig a tényleges terhelés alapján történik? A villamosenergia-mérés területén ügyesen alkalmazzuk a "virtuális terhelés" technológiát a probléma megoldására.
Valamennyi villanyóra-kalibrálás valós terhelés mellett történik?
Következtetés: Nem feltétlenül.
Míg elvileg a villamosenergia-mérővel valós terhelés meghajtása a legintuitívabb vizsgálati módszer, a gyakorlatban, különösen nagy feszültséggel, nagy áramerősséggel vagy nagy pontosságigényű forgatókönyvek esetén, a „virtuális terhelés módszere” az általános megközelítés.
A fent említett UBS Electronics megawattos villanófényes töltőhalom villamosenergia-mérőhöz (1000V/1000A), ha valódi terhelési kalibrációt végeznek:
- Teljesítmény: P=U*I=1000V*1000A=1, 000 000 W=1MW
-
Energiafelhasználás: 1 órás teljes terhelés mellett 1000 kWh áramot fogyaszt, és nagy hűtőrendszert igényel.
Ez rendkívül gazdaságtalan, és nehezen kivitelezhető laboratóriumi vagy helyszíni kalibrálás során. Ezért mind a váltakozó, mind az egyenáramú teljesítménymérők esetében a „virtuális terhelés-ellenőrzési módszer” (más néven „standard mérőmódszer” vagy „tápellátási módszer”) az alapvető eszköz a nagy-teljesítmény-ellenőrzés problémájának megoldására.
Valós terhelési teszt vs. virtuális terhelési teszt: mi a különbség?
A két módszer összehasonlítható a „megméréssel”:
- Valós terhelési teszt: Ez egyenértékű azzal, mintha egy ismert súlyú (a tényleges fizikai terhelés) szabványos súlyt használnánk a mérleg (villanymérő) megnyomására, hogy megnézzük, a mérleg pontos-e.
- Virtuális terhelési teszt: Ez egyenértékű a "hamis" terhelési jel szimulálásával az áramkörön keresztül, amely azt jelzi a villanymérőnek, hogy "jelenleg áramot fogyasztanak", de a valóságban nem fogyasztanak annyi áramot.
A tényleges terhelés ellenőrzési módszere
Ez a módszer tényleges fizikai összetevőket (például ellenállásokat, induktorokat és kondenzátorokat) használ terhelésként:
1. Alapelv: A szabványos energiamérő és a vizsgált energiamérő ugyanabban a tényleges terhelési áramkörben sorba van kötve, lehetővé téve, hogy azonos feszültség és áram mellett működjenek. Ezután összehasonlítják a leolvasási különbségeket.
2. Alkalmazási forgatókönyvek: Elsősorban egyszerű helyszíni ellenőrzésre, régebbi indukciós-típusú energiamérők tesztelésére vagy kis laboratóriumokban használatos, ahol nincs nagy-precíziós programozható tápegység.
Virtuális terhelés-ellenőrzési módszer
Ez a modern villamosenergia-mérő-ellenőrzés általános módszere, különösen az elektronikus és egyenáramú villamosenergia-mérők esetében:
1. Alapelv: Programozható áramforrás használatával a feszültség és az áramerősség egymástól függetlenül biztosított. A feszültség- és áramhurok fizikailag különállóak (a feszültséghurok áramerőssége rendkívül alacsony, az áramhurok pedig rendkívül alacsony feszültségű). A precíz elektronikus áramkörök szimulálják a villamosenergia-mérő normál működéséhez szükséges különféle működési feltételeket (például különböző teljesítménytényezőket és különböző áramarányokat).
2. Alkalmazási forgatókönyvek: Szinte minden laboratóriumi teljes-teljesítmény-ellenőrzés, gyári ellenőrzés és nagy-pontosságú helyszíni-kalibráció.
-A két ellenőrzési módszer előnyeinek és hátrányainak mélyreható összehasonlítása
Az egyértelmű összehasonlítás érdekében a következő táblázatot állítottuk össze:
| Összehasonlítási dimenzió | Valódi-terhelési kalibrációs módszer | Virtuális{0}}terhelési kalibrációs módszer |
|---|---|---|
| Energiafogyasztás | Rendkívül magas. Az elektromos energiát hő- vagy mechanikai energiává kell alakítani, ami energiaigényes-és súlyos hőtermelést okoz. | Rendkívül alacsony. Csak magának az eszköznek az apró erejét fogyasztja, energia-hatékony és környezetbarát-. |
| Berendezés mérete | Terjedelmes és nehéz. A nagy áramerősséghez hatalmas terhelési bankra van szükség (hasonlóan egy óriási elektromos kemencéhez). | Kompakt és könnyű. Főleg elektronikus alkatrészekből áll, könnyen hordozható formájúvá alakítható. |
| Teszt pontossága | Viszonylag alacsony. Nagymértékben befolyásolja a terhelési alkatrészek öregedése és a hőmérséklet-eltolódás, nehezen állítható. | Rendkívül magas. 0,05%-os vagy nagyobb pontosság jó linearitás mellett. |
| Tartomány lefedettsége | Korlátozott. Nehéz pontosan szimulálni a kis áramokat (pl. indítóáram) vagy az extrém túlterheléseket. | Teljes -tartomány. Könnyen lefedi a teljes tartományt az indítóáramtól (0,4% Ib) a maximális áramig. |
| Biztonság | Viszonylag alacsony. Nagy a felmelegedés és a rövidzárlat kockázata nagy áram alatt, ami biztonsági kockázatot jelent. | Viszonylag magas. Elszigetelt vezérlő- és tápáramkörök komplett védelmi mechanizmusokkal. |
Az alapvető előnyök magyarázata:
Miért pontosabb a virtuális betöltési módszer?
A valós terhelési módszernél, ha az áramtekercsnek ellenállása van, feszültségesés következik be, ami változást okoz a feszültségtekercs feszültségében, ami "további hibákat" okoz. A virtuális terhelés módszerében a feszültség- és áramhurok függetlenek és nem zavarják egymást, ezért nincs ilyen többlethiba, a mérési eredmények pedig közelebb állnak az elméleti valós értékhez.
Miért képes a virtuális terhelési módszer megawatt{0}}szintű teljesítmény mérésére?
A virtuális terhelési kalibráló eszköz (standard forrás) belsőleg nagy{0}}teljesítményű tranzisztorokat vagy IGBT-modulokat használ az egyenáram szükséges váltakozó áramú hullámformává alakításához, vagy közvetlenül precíz egyenáram-vezérlést hajt végre. A valós terhelési módszertől eltérően nem kell 1 MW elektromos energiát hőként disszipálnia; ehelyett a zárt-hurkú szabályozáson keresztül csak kis mennyiségű elektromos energiával képes szimulálni 1 MW elektromos jellemzőit.
Összegzés
Visszatérve a kiinduló kérdéshez: Minden villanyóra-ellenőrzés a tényleges terhelésen alapul?
Nem. A speciális, egyszerű helyszíni-ellenőrzéseket vagy a régebbi mérőórákon végzett teszteket leszámítva a modern villamosenergia-mérés (különösen a nagy-feszültségű, nagy-áramú egyenáramú feltöltőmérők) csaknem 100%-ban a virtuális terhelés-ellenőrzési módszert használja.
Míg a tényleges terhelési módszer "realisztikus", az energiafogyasztás, a méret és a pontosság korlátozza, és fokozatosan megszűnt, vagy csak segédmódszerként használják.
A virtuális terhelési módszer fejlett elektronikus technológiát használ a „nagy terhelést húzó kis motor” eléréséhez, amely biztosítja a nemzeti metrológiai szabványok pontosságát, miközben megoldja a megawatt{0}}szintű feltöltőcső-ellenőrzés energiafogyasztási problémáját.
Amikor legközelebb meglátja azt a kis villanymérőt egy töltőállomáson, tudjon róla, hogy mögötte egy „extrém stresszteszt” rejtőzik, amely csúcstechnológiás elektronikus berendezésekkel szimulál minden működési körülményt.